Materiales nuevos y exóticos de inspiración vegetal
Un grupo de investigadores se inspira en la naturaleza para lograr la próxima generación de materiales sintéticos, ya que las plantas son estructuras con un diseño intrincado y eficiente, y una variedad de componentes que desempeñan funciones críticas para el éxito de todo el organismo. La capa más externa conocida como cutícula, por ejemplo, es un material compuesto de polímeros inteligente que controla la regulación de la permeabilidad al agua y la protección de la planta, forma colores estructurales y proporciona superficies lisas, pegajosas o sin fricción. Estos rasgos impresionantes pueden traducirse en materiales nuevos en beneficio del ser humano, gracias a la innovación de un equipo de investigadores financiado en el marco de las Acciones Marie Skłodowska-Curie. En el proyecto PlaMatSu se han investigado estas propiedades para dar con nuevos materiales innovadores. Sus dos objetivos principales eran abordar los retos actuales de la creación de nuevos materiales, mediante el análisis de la estructura y las funciones de las cutículas de las plantas, y, por otro lado, formar a la próxima generación de científicos para que conviertan la ciencia bioinspirada en innovación. «PlaMatSu se propuso desarrollar nuevos materiales y superficies funcionales inspirados en la estructura, la función y los principios de trabajo de la cutícula de las plantas», afirma Nico Bruns, coordinador de PlaMatSu y profesor de Química Macromolecular en la Universidad de Strathclyde de Glasgow.
Lo que podemos aprender de las plantas
El equipo de PlaMatSu ha obtenido nuevos conocimientos fundamentales sobre los factores de desarrollo y los fundamentos genéticos de la estructura de la cutícula vegetal, y comprobaron que se trata de un material multifuncional y estructurado jerárquicamente. Entre los científicos del equipo del proyecto había biólogos, químicos y físicos que estudiaron aspectos como las propiedades estructurales del color de la cutícula. «Mis hallazgos favoritos son el brillo ecológico basado en nanocristales de celulosa y los estudios sobre cómo la topología de la superficie de las plantas influye en la adhesión de los insectos», señala Bruns. En un artículo publicado en «Scientific American», se explicó el papel que desempeñan las superficies de las hojas para repeler a los insectos. Los investigadores han utilizado todo lo aprendido al analizar las estructuras de las plantas para crear nuevos materiales sintéticos con propiedades similares.
Una nueva generación de expertos en biomimetismo
La segunda vertiente del proyecto consistió en la formación de nuevos investigadores. En PlaMatSu, se impartió formación a un total de nueve investigadores noveles hasta el nivel de doctorado en el ámbito de los materiales y las superficies de inspiración biológica. Como explica Bruns, esta fue la oportunidad perfecta para que expertos de renombre internacional en materiales bioinspirados supervisaran el trabajo de investigadores ambiciosos. Los investigadores noveles ya han completado sus investigaciones y están finalizando sus doctorados. Pronto estarán completamente formados y listos para emprender carreras prometedoras en el mundo académico y la industria. «La financiación europea permitió crear una escuela de doctorado internacional a la vanguardia de la investigación de materiales bioinspirados», añade Bruns.
Divulgación del proyecto
El equipo de PlaMatSu se esforzó por comunicar la investigación que estaban realizando. Para ello, se publicaron estudios en revistas de prestigio como «Advanced Materials», una de las principales revistas científicas de investigación de materiales. Los investigadores noveles también organizaron una exposición, titulada «Our Future is Nature Inspired» («Nuestro futuro se inspira en la naturaleza»), que se exhibió en el Jardín Botánico de la Universidad de Cambridge de septiembre a noviembre de 2020. Además, algunos investigadores participaron en una entrevista del programa de televisión «BBC Look East» para hablar de su trabajo. Las colaboraciones entre los distintos grupos de investigación continúan, y los equipos con sede en el Reino Unido están trabajando para crear un centro de investigación de sistemas de materiales bioinspirados con sede en país británico. En la actualidad, trabajan en una importante solicitud de financiación.
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